全 文 ：生产与科研经验
2014年第 40卷第 8期(总第 320期) 89
荸荠皮天然色素的纯化及其稳定性和抗氧化活性*
李行任1，刘珊1，罗杨合1，2，韦学丰1，2，刘芷伶2
1(广西高校食品农产品质量安全重点实验室，广西 贺州，542899)
2(贺州学院 化学与生物工程学院，广西 贺州，542899)
摘 要 利用大孔树脂对粗色素进行了纯化，探讨了色素的纯化条件，并评价了色素的稳定性和抗氧化活性。
结果发现:梯度洗脱大孔树脂，获得色阶高、黄酮含量高的荸荠皮色素，色价为 379. 1，黄酮含量为 120. 43 mg /g。
所得色素的中性溶液有较好的热稳定性，在温度低于 100 ℃时稳定;稳定性受溶液 pH影响，在弱酸性、中性和弱
碱性溶液中稳定，添加常用的中性、弱酸或弱碱性食品添加剂没有影响，在强酸或强碱溶液中颜色发生变化，直
接添加强酸或强碱性添加剂对其有较大影响;色素的稳定性也受金属离子影响，常见的 Na +、K +、Mg2 +盐溶液对
色素溶液没有影响，但含 Al3 +、Cu2 +、Fe3 +的溶液使色素颜色发生变化。该色素具有良好的还原能力和清除
ABTS +·、DPPH·活性，清除自由基活性大于芦丁。
关键词 荸荠皮，色素，纯化，大孔树脂，稳定性，清除自由基活性
第一作者:硕士，助理研究员(罗杨合教授为通讯作者 E-mail:
250581250@ qq． com)。
* 国家自然科学基金项目(No． 21365011);广西科学基金项目
(No． 2013GXNSFAA019046);广西科技攻关计划项目(No．
11107010 － 3 － 9) ;广西高校重点资助科研项目 (No．
201202ZD092) ;广西高校科研项目专利项目(No． 2013ZL088)
收稿日期:2014 － 01 － 20，改回日期:2014 － 05 － 21
天然色素作为食品添加剂，因其具有较高的安全
性以及一定营养价值和保健作用而广受人们的关注，
开发天然色素食用替代合成色素，已成为热点研究课
题［1］。荸荠皮色素是一种天然的黄酮色素［2 － 3］，存在
荸荠果皮与果肉之间，具有良好的抑菌作用［4］和抗
氧化活性［3，5］。荸荠是广受欢迎的药食两用果蔬，在
我国大部分地区广泛种植，本身是食用作物，其色素
更具有安全性。随着荸荠产品的需求增加，废弃荸荠
皮更容易获得，开发荸荠皮色素产品成为可能。目前
报道荸荠皮色素的文献只局限于荸荠皮粗色素的研
究［2，5 － 6］，而粗色素的成分复杂，色阶低，含糖量高，且
易霉变，不利保存，也不能直接应用。因此，更深入开
发和应用荸荠色素产品成为迫切需要［2，6］。本课题
纯化了荸荠色素，获得较高色价的色素，并研究了其
稳定性和抗氧化性能。
1 材料与方法
1. 1 试剂与仪器
D101、NKA-9、AB-8 和 X-5 大孔树脂，天津市光
伏精细化工研究所;2，2-氨基-二(3-乙基苯并噻唑
啉-6-磺酸)(ABTS)、1，1-苯基-2-三硝基苯肼(DP-
PH)、6-羟基-2，5，7，8-四甲基色烷-2-羧酸(Trolox) ，
Sigma-Aldrich公司;芦丁为生化试剂，中国食品药品
检定研究院;其余试剂为分析纯。
TU-1901 双光束紫外可见光分光光度计，北京普
析通用仪器有限责任公司;SP-722 分光光度计，上海
光谱仪器有限责任公司;旋转蒸发仪，上海亚荣生化
仪器厂。
1. 2 大孔树脂纯化荸荠皮色素
1. 2. 1 大孔树脂预处理
大孔树脂用无水乙醇浸泡 24 h，去离子水洗至流
出液加水无白色浑浊，然后用去离子水洗至无醇味，
过滤，常温下保存，备用。
1. 2. 2 荸荠皮色素粗液的制备
荸荠皮粉末(20. 0 g)，加入体积分数 60%乙醇
(6. 0 L)，在 60 ℃下提取 1. 5 h，提取 3 次。过滤，浓
缩至干，获得色素粗品［6］。将粗品溶于体积分数
10%乙醇，并调节其在最大吸收波长处的吸光度在
0. 3 ～ 0. 8 之间，低温避光保存，2 d内使用。
1. 2. 3 分析与计算
树脂的吸附率:吸附率 /% ={［A400 nm (吸附前) －
A400 nm(吸附后)］/A400 nm (吸附前)}× 100
树脂的解吸率:吸附率 /% = {A400 nm (解吸后)/
［A400 nm (吸附前)－ A400 nm(吸附后)］}× 100
总吸附率:A400 nm = A400 nm ×体积
收率:(Y)/% =［m(纯化后)/m(纯化前)］× 100
荸荠皮色素的色价为 1%色素溶液在最大吸收
波长(400 nm)通过 1 cm 比色皿时的吸光值。色价
的计算:
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
90 2014 Vol. 40 No. 8 (Total 320)
E1%1cm(400 nm)=(A400 nm × f)/m
其中:A400 nm为样品在 400 nm处的吸光度，f为稀
释的倍数，m为样品的质量。
提取液和色素的黄酮含量按文献［7］的方法测
定。
1. 2. 4 静态吸附选择大孔树脂
使用不同种类的树脂吸附相同的色素溶液来评
价大孔树脂的吸附性能，通过树脂的静态吸附率来选
择吸附较好的树脂。取预处理过的树脂 5. 00 g，加入
吸光度为 A0的粗色素溶液 50 mL，在 25 ℃下浸泡
24 h。测定上清液的吸光度，计算吸附率。
1. 2. 5 静态吸附动力学
准确称取已选用的大孔树脂 5. 00 g，装入 100
mL具塞磨口锥形瓶中，加入吸光度为 A0的色素粗提
液 50 mL，在 25 ℃下恒温振荡器上振荡，每隔 1 h 取
上清液测定吸光度，直到达到平衡为止。作出吸附
率-时间曲线。
1. 2. 6 最大吸附量的确定
称取经预处理过的大孔树脂 5. 00 g，分别置于
100 mL锥形瓶中，加入吸光度为 A0的荸荠皮粗提物
25、50、75、100 mL，于 25 ℃振荡吸附 12 h，测定吸光
度，总吸附率为最大吸附量。
1. 2. 7 静态解吸考察不同体积分数乙醇的吸附率
各取适量已吸附荸荠皮色素的树脂，分别加入
10 倍体积的不同体积分数的乙醇水溶液(0、10%、
20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、
100%)，振荡 12 h 后过滤，取滤液测定 400 nm 处吸
光度。考察不同体积分数乙醇的解吸率。
1. 2. 8 动态等度洗脱
取适当活化的树脂装柱(30 cm × 50 cm)，将荸
荠皮色素原液按最大吸附量上柱，静态吸附 4 h 后水
洗至 A ＜ 5% A0，按最大解吸率的乙醇浓度洗至吸光
度至 A ＜ 5% A0。考察树脂的解吸率与时间的关系。
1. 2. 9 动态梯度洗脱
取适当活化的树脂装柱(30 cm × 70 cm) ，将荸
荠皮色素原液按最大吸附量上柱，静态吸附 4 h 后水
洗至 A ＜ 5% A0，按不同体积分数的乙醇(10%、30%、
50%、70%和 100%)洗至吸光度至 A ＜ 5% A0，换下一
浓度。测定解吸率和黄酮含量。
1. 3 稳定性评价
1. 3. 1 温度的影响
荸荠皮色素溶于体积分数 60%乙醇配成浓度为
0. 1 mg /mL的溶液。分别取该溶液 5 mL，在不同温
度下加热 1 h，冷却至室温后，在可见光范围扫描溶液
的吸光度。评价色素在不同温度下的稳定性。
1. 3. 2 溶液 pH值的影响
荸荠皮色素溶于体积分数 60%乙醇配成浓度为
0. 1 mg /mL的溶液。分别取该溶液 5 mL，加入不同
浓度的 HCl 或 NaOH 溶液，并定容为 10 mL，使得溶
液的 pH值分别为 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12 和
13。室温下振荡 1 h后，在可见光范围扫描溶液的吸
光度。评价色素在不同 pH值下的稳定性。
1. 3. 3 常用添加剂的影响
荸荠皮色素溶于体积分数 60%乙醇配成浓度为
0. 1 mg /mL的溶液。分别取该溶液 5 mL，加入相同
体积的 10 g /L 和 1 g /L 的常用食品添加剂溶液(蔗
糖、葡萄糖、Vc、NaCl、柠檬酸、柠檬酸钠、苯甲酸钠、
NaSO3、NaHCO3)，摇匀。室温振荡 1 h 后，在可见光
范围扫描溶液的吸光度。评价色素在常用添加剂溶
液中的稳定性。
1. 3. 4 常见金属离子的影响
荸荠皮色素溶于体积分数 60%乙醇配成浓度为
0. 1 mg /mL的溶液。分别取该溶液 5 mL，加入相同
体积的 1 g /100 mL的常见金属离子的盐溶液(NaCl、
KCl、MgSO4、AlCl3、CuSO4、FeCl3)，摇匀。室温振荡 1
h后，在可见光范围扫描溶液的吸光度。评价色素在
常用添加剂溶液中的稳定性。
1. 4 抗氧化活性评价
1. 4. 1 还原能力试验
荸荠皮色素的还原能力测定参考文献［8］描述的
方法。样品溶液(1 mL，0. 1 mg /mL 60%乙醇溶液) ，
加入磷酸缓冲溶液(PBS，2. 5 mL，0. 2 mol /L，pH
6. 6)、K3Fe(CN)6(2. 5 mL，10 mg /mL)，摇匀，50 ℃
水浴中加热 20 min，再加入 2. 5 mL 三氯乙酸(100
mg /mL) ，在转速 2000 g 下离心 10 min。取 2. 5 mL
上清液，加入蒸馏水(2. 5 mL)和 FeCl3(0. 5 mL，1. 0
mg /mL)，测定其 700 nm处的吸光度。芦丁乙醇溶液
(10 μm)和不同浓度的 Trolox 乙醇溶液(0 ～ 0. 2
mmoL)为正相控制。还原能力用每克 mmolTrolox 当
量表示。
1. 4. 2 ABTS试验(TECA)
荸荠皮色素的 ABTS 阳离子自由基清除能力通
过文献［9］描述的方法评价。ABTS + ·由含 2. 45
mmoL过硫酸钾的 ABTS 水溶液(7 mmoL)在室温下
放置 12 ～ 16 h 产生，然后用 PBS(pH 7. 4)稀释至在
734 nm的吸光度为(0. 7 ± 0. 02)。不同浓度的样品
生产与科研经验
2014年第 40卷第 8期(总第 320期) 91
(0. 1 mL)或 Trolox 的乙醇溶液(最终浓度为 0 ～ 15
μm)或 PBS 溶液加入到 1. 9 mL ABTS + ·溶液，摇
匀，30 ℃水浴中加热 6 min后，测定溶液在 734 nm处
的吸光度。芦丁乙醇溶液为正相控制。
ABTS +·清除率(I)/% =［1 －(A样品 /A空白)］× 100
清除活性用每克 mmolTrolox当量表示。
1. 4. 3 DPPH试验
清除 DPPH·活性根据 Scherer等人［10］描述的方
法测定。39. 4 mg DPPH 溶于 500 mL 乙醇溶液配成
原液，避光冷藏。在不同浓度 0. 1 mL 样品溶液或空
白(乙醇)中，加入 3. 9 mL DPPH 乙醇溶液(0. 080
mmol /mL)，摇匀，在 37 ℃水浴中避光加热 30 min，在
517 nm下测定吸光度。Trolox 和芦丁为参考。清除
率:(I)/% =［1 －(A样品 /A空白) ］× 100，作出曲线，求
得 IC50值。样品活性用每克 mmolTrolox当量表示。
2 结果与讨论
2. 1 荸荠皮色素的纯化
2. 1. 1 色素的 UV-Vis扫描结果
荸荠皮色素提取液在 250 ～ 700 nm 之间的吸光
度的扫描结果如图 1。由于直接扫描提取液不能确
定其在可见光范围的最大吸收波长，故对其进行粗纯
化处理:即提取液经大孔吸附后，采用不同浓度的乙
醇洗脱，合并与提取液颜色相近的溶液，扫描后获得
其在可见光范围的最大吸收波长为 400 nm(图 1)，
与文献［2］一致。
图 1 色素的紫外光谱扫描图
Fig. 1 UV-Vis Spectrophotometer scanning
spectrum of pigment
2. 1. 2 静态吸附选择大孔树脂
不同类型的大孔树脂的吸附结果见表 1。由表 1
可知 D101 的吸附率最高，为 84. 50%，AB-8 次之。
由于色素提取液蒸除乙醇后，有固体颗粒出现，不能
完全分散在水中，直接过滤将损失部分色素。经试验
发现，用体积分数 10%乙醇溶解后过滤，色素无损
失，并获得澄清的色素粗液，但对吸附率有一定的影
响。故选择 D101 为纯化树脂。
表 1 不同树脂对荸荠皮色素的静态吸附结果比较
Table 1 The comparation for resins on static
adsorption of chufa peels pigment
树脂种类
吸光度(A)
吸附前 吸附后
吸附率 /%
NKA-9 0. 463 0. 097 79. 05
D101 0. 474 0. 064 84. 50
X-5 0. 468 0. 125 73. 29
AB-8 0. 519 0. 100 80. 73
2. 1. 3 静态吸附动力学结果
D101 大孔树脂对色素静态吸附的动力学结果如
图 2。D101 树脂的吸附速率与色素的浓度有关［11］;
刚开始时，树脂的吸附速度很快，随着色素浓度减少
和树脂吸附色素量的增加，吸附速率下降，30 min 后
吸附速率开始变缓，180 min后基本不变化，树脂的吸
附能力已被消耗。从图 2 可知，D101 树脂对荸荠皮
色素有快速的吸附能力，速率变化区间明显，在生产
上有利于缩短时间，降低生产成本，适合色素的纯化。
图 2 D101 对色素的静态吸附动力学结果
Fig. 2 The kinetics result for D101 on static
adsorption of pigment
2. 1. 4 最大吸附量的测定结果
D101 树脂对荸荠皮色素的总吸附率结果如图
3。由图 3 可知，随着色素体积的增大，树脂在 10BV
时，总吸附量最大值为 10. 30，趋于吸附饱和;增大色
素的量，树脂的总吸附量并没有增加。故单位质量树
脂的最大吸附量为 2. 06。
2. 1. 5 不同体积分数乙醇的静态解吸结果
不同体积分数的乙醇对饱和色素树脂的静态解
吸结果见图 4。荸荠皮为黄酮色素，极性中等。低体
积分数乙醇时，只有少部分黄酮苷被解吸，解吸率低;
而体积分数过高时，荸荠色素不能被解吸，解吸能力
下降;当解吸剂为体积分数 50%乙醇时，对荸荠皮色
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
92 2014 Vol. 40 No. 8 (Total 320)
图 3 最大吸附量的测定结果
Fig. 3 The result of maximum adsorption content
素具有最好的解吸效果，解吸率为 80. 10%。
图 4 不同浓度的乙醇对色素的静态解吸结果
Fig. 4 The results for different concentration
of ethanol on static desorption of pigment
2. 1. 6 等度洗脱结果
体积分数 50%乙醇对色素的等度洗脱结果如图
5 所示。由图 5 可见，该浓度的乙醇在 40 min前的解
吸率上升较快，随后变缓，到 100 min 后解吸率基本
没有发生变化。可见，色素的解吸时间短，解吸率变
化区间明显，有利于色素的生产。
图 5 等度洗脱结果
Fig. 5 The result of isocratic elution for pigment
2. 1. 7 梯度洗脱结果
色素粗液中含有大量的糖类，等度洗脱没有获得
理想的色素，因此，改用梯度洗脱纯化。梯度洗脱的
效果用总洗脱率百分比含量来衡量，表示色素在不同
浓度的洗脱剂中所占的比例，结果见图 6。大部分色
素集中在体积分数 50%乙醇洗脱液中，为 58. 75%，
其质量为 0. 769 1 g，为上柱色素粗品的 32. 18%。体
积分数 30%乙醇次之，为 18. 18%，其质量为 0. 156 2
g，占色素粗品的 6. 54%。在纯化工程中，先用极性
大的洗脱剂，将极性大的糖类物质除去，改用最大解
吸率的洗脱剂，能获得纯度高的荸荠色素。可见，采
用梯度洗脱，能有针对性地分离不同极性的色素，对
研究色素的成分和性质、提高色素的品质及其开发应
用有很大的帮助。所以，梯度洗脱能较好地分离、纯
化荸荠皮色素。
图 6 梯度洗脱结果
Fig. 6 The resultof gradient elution for pigment
2. 1. 8 色价与黄酮含量的测定结果
荸荠皮色素纯化前色价为 47. 6，纯化后为
379. 09，纯化率为 796. 4%，色素的黄酮含量由 29. 15
mg /g提高到 120. 43 mg /g。由表 2 可见，D101 大孔
树脂能有效除去色素中的糖类物质，提高色素的品
质，有利于荸荠色素的保存和应用。
表 2 色素的色价和黄酮含量
Table 2 The color value and total flavonoid
content of chufa peels pigment
色素 色价
黄酮含量 /
(mg·g － 1)
性状
纯化前 47. 6 29. 15
深棕色固体，有黏性，高浓度溶液为
棕红色，低浓度溶液为黄色
纯化后 379. 1 120. 43
深棕色粉末，无黏性，高浓度溶液为
棕红色，低浓度溶液为黄色
2. 2 稳定性
2. 2. 1 温度对色素稳定性的影响
荸荠皮色素是在加热条件下提取的，有一定的耐
热性能，可在常温下稳定。色素在 20 ～ 100 ℃水浴 1
h后，在可见光范围扫描，没见异常吸收峰。温度对
色素稳定性影响的结果(400 nm 处 Abs 值，图 7)也
表明，该色素的中性溶液有较好的热稳定性能。在常
见的食品加工过程中，高温处理并不常见，故荸荠皮
生产与科研经验
2014年第 40卷第 8期(总第 320期) 93
可作为食品添加剂，用于食品的着色。
图 7 温度对色素稳定性的影响结果
Fig. 7 Effects of different temperature for
chufa peels pigment
2. 2. 2 溶液 pH值对色素稳定性的影响
荸荠皮色素为黄酮色素，含多种酚羟基，在碱性
溶液中会失去质子，易形成更大范围的电子共轭以降
低体系的能力，故在碱性溶液的吸光度增加，而在酸
性条件下有相反的效果［12］。目测的结果发现，随酸
性的增强，荸荠皮色素溶液的颜色由黄色变为浅黄
色，变化不大;而随碱性增强，色素的颜色由黄色变为
棕色，颜色变化幅度大，长时间放置后发生褐变，失去
光泽。色素在可见光范围的扫描结果如图 8 所示，可
见其在酸性溶液中的吸光度减少，但变化不大;而在
强碱溶液中色素的吸光度大幅度增加，且当溶液 pH
值 ＞ 10 后，色素在黄色光的吸收区外也有较大的吸
光度，使得其溶液颜色加深，变为红棕色，极不稳定。
综合目测和扫描结果可知，色素在偏中性溶液(pH =
5 ～ 9)中稳定，在强酸和强碱性溶液中不稳定。该色
素在常见的食品加工过程中使用时，应避免形成强酸
或强碱溶液，以免破坏色素的结构。
图 8 pH对色素稳定性的影响结果
Fig. 8 Effects of different pH for chufa peels pigment
2. 2. 3 常用食品添加剂对色素稳定性的影响
荸荠色素溶液中加入常用的食品添加剂，在可见
光范围内扫描，没见异常吸附峰，其在 400 nm处的吸
光度如图 9 所示。从图 9 可知，糖类、中性和弱碱性
的添加剂对色素的稳定性影响不大，碱性较强的有机
酸和无机酸都对色素的稳定性有影响。由于弱碱性
添加剂会使溶液形成缓冲系统，使溶液 pH 值在小范
围内变化，并不影响色素的稳定性，结果与溶液的 pH
影响一致。因此，在荸荠皮色素溶液加工过程中应避
免形成强酸或强碱环境。
图 9 常用食品添加剂对色素稳定性的影响结果
Fig. 9 Effects of common additives
for chufa peels pigment
2. 2. 4 常见金属离子对色素稳定性的影响
图 10 常见金属离子对色素稳定性的影响结果
Fig. 10 Effects of common metal ions for
chufa peels pigment
荸荠皮黄酮色素可与多种金属形成络合物，使其
吸光度增加或者最大吸收波长发生移动，显示不同的
颜色［2］。目测结果发现，当加入等体积 Na +、K +、
Mg2 +、Al3 +的溶液后，溶液与空白对比，颜色并没有
发生变化;当加入等体积 CuSO4溶液后，溶液呈浅蓝
色，有少量沉淀;当加入 FeCl3溶液后，溶液由浅黄色
变为亮黄色。色素溶液在可见光范围内扫描结果见
图 10。含 Na +、K +、Mg2 +的色素溶液吸光度变化不
大;而含 Al3 +的色素溶液在 430 ～ 700 nm间的吸光度
均增加;含 Cu2 +的色素溶液在蓝色波长区出现较大
吸收;含 Fe3 +的色素溶液在 410 nm 处出现 Abs ＞ 10
的吸收峰，A400nm为 5. 81。可见，色素在 Na
+、K +、
Mg2 +溶液中稳定，在 Al3 +、Cu2 +、Fe3 +溶液中不稳定，
应避免在后 3 种离子溶液中使用。
食品与发酵工业 FOOD AND FEＲMENTATION INDUSTＲIES
94 2014 Vol. 40 No. 8 (Total 320)
2. 3 抗氧化活性
2. 3. 1 还原能力
硫氰化钾还原法用于测定抗氧化剂的总还原能
力。K3Fe(CN)6络合物中的 Fe
3 +经抗氧化剂还原，
转化为 Fe2 +的形式，形成布鲁士兰，在 700 nm 有最
大吸收［13］。0. 2 mg /mL的荸荠皮提取液和色素的吸
光度分别为 0. 22 和 0. 46，其 Trolox 当量分别为 0. 25
mmolTE /g 和 0. 49 mmolTE /g(表 3)。经纯化后，色
素的还原能力有较大的提高，具有很强的抗氧化还原
能力。
2. 3. 2 ABTS +·阳离子自由基清除活性
ABTS +·阳离子自由基在溶液中与抗氧化剂反
应迅速，适用于 pH 值范围大的溶液中，且 ABTS +·
活性测试发生在多种介质中，可测定水溶性、脂溶性
的提取物、天然纯化合物和合成的抗氧化剂［14］。提
取物和色素的 IC50分别为 24. 41 mg /L和 5. 50 mg /L，
其 Trolox 当 量 分 别 为 0. 45 mmolTE /g 和 2. 00
mmolTE /g(表 3)。纯化后的清除 ABTS +·的能力是
纯化前的 4. 44 倍，大于 Trolox和芦丁的清除能力，具
有较强的 ABTS +·自由基清除活性。
2. 3. 3 DPPH·清除活性
DPPH离子在溶液中稳定，反应快速，是通过测
定溶液中吸光度的减少来获得抗氧化剂的清除活性，
经常用于测定经典抗氧化剂的清除自由基活性［15］。
提取物和色素的 IC50分别为 58. 59 mg /L 和 15. 88
mg /L，其 Trolox 当量分别为 0. 11 mmolTE /g 和 0. 41
mmolTE /g(表 3)。色素纯化后清除 DPPH·的能力
大于芦丁的，比 Trolox的小，为强的抗氧化剂。
表 3 抗氧化活性试验结果
Table 3 The resutlts of antioxidant activities assay
样品
还原能力
Abs mmolTE /g
ABTS
IC50 /(mg·L －1) mmolTE /g
DPPH
IC50 /(mg·L －1) mmolTE /g
提取物 0. 22 0. 25 24. 41 0. 45 58. 59 0. 11
色素 0. 46 0. 49 5. 50 2. 00 15. 88 0. 41
Trolox 0. 701) － 6. 03 － 3. 57 －
芦丁 0. 132) － 9. 94 － 44. 01 －
注:1)溶液浓度为 0. 1 mg /mL，2)溶液浓度为 0. 01 mg /mL。
3 结论
通过大孔树脂纯化荸荠皮色素，获得色价很高的
黄酮色素，黄酮含量高达 120. 34 mg /g。其溶液能在
通常的温度下保持稳定;在偏中性溶液(pH = 5 ～ 9)
和含常用的中性或弱酸弱碱性食品添加剂的溶液中
稳定性良好，在强酸溶液中颜色变淡，而添加强碱性
食品添加剂或在强碱溶液中变为棕红色;金属离子对
色素溶液也有不同的影响，能在含 Na +、K +、Mg2 +的
溶液中稳定，而在含 Al3 +、Cu2 +的溶液中吸光度有较
大的变化，并容易与 Fe3 +形成络合物。荸荠皮色素
经纯化后，抗氧化能力有大幅度提高，具有强的还原
氧化能力和清除 ABTS +·和 DPPH·活性。荸荠皮
富含不同种类的黄酮化合物，这是由于这些化合物良
好的抗氧化能力及其之间的协同作用，使荸荠能防御
因氧化剂引起的机体损伤［16］。荸荠皮色素作为食品
添加剂应用于食品加工，将获得颜色较好的效果，其
产品将使人们更容易获得日常摄入量的天然抗氧化
剂来抵抗由自由基引起的相关疾病［17］。在国内，在
生产荸荠淀粉和罐头过程中，大量的荸荠皮被废弃，
本身是一种资源的浪费。因此，开发与生产荸荠皮色
素产品，将使人们更易获得健康的天然色素产品，也
将加速替代具有潜在危险的合成色素。
参 考 文 献
［1］ Caro Y，Anamale L，Fouillaud M，et al． Natural hydroxyan-
thraquinoid pigments as potent food grade colorants:an o-
verview［J］． Natural Products and Bioprospecting，2012，
2:174 － 193．
［2］ 罗杨合，韦飞梅，马冰琼．马蹄皮色素成分的初步分析
［J］．化学工程师，2009，168(9) :17 － 18，52．
［3］ LUO Y，LI X，HE J，et al． Isolation，characterization，and
antioxidant activities of flavonoids from chufa (Eleocharis
tuberosa)peels［J］． Food Chemistry，2014，164:30 － 35．
［4］ 刘晓艳，张伟良，陈海光，等．荸荠皮中黄酮类物质的
提取及抑菌特性研究［J］． 广东农业科学，2012(16):
109 － 112．
［5］ 郭艳华，胡思前．荸荠皮提取物的抗氧化活性研究［J］．
食品与发酵工业，2007，33(10):128 － 130．
［6］ 陈纯馨，陈忻，张俊敏，等．乙醇法提取马蹄皮色素及其性
质的研究［J］．食品与发酵工业，2002，28(11):17 －20．
［7］ 罗杨合，韦学丰，解庆林．可见分光光度法测定马蹄皮
中总黄酮的含量［J］． 食品研究与开发，2009，30(6):
生产与科研经验
2014年第 40卷第 8期(总第 320期) 95
135 － 138．
［8］ LI X，ZHANG J Y，GAO W Y，et al． Chemical composi-
tion and anti-inflammatory and antioxidant activities of eight
pear cultivars［J］． Journal of Agricultural and Food Chem-
istry，2012，60:8 738 － 8 744．
［9］ Ｒe Ｒ，Pellegrini N，Proteggente A，et al． Antioxidant ac-
tivity applying an improved ABTS radical cation decoloriza-
tion assay［J］． Free Ｒadical Biology Medicine，1999，26
(9 /10):1 231 － 1 237．
［10］ Scherer Ｒ，Godoy H T． Antioxidant activity index (AAI)
by the 2，2-diphenyl-1-picrylhydrazyl method［J］． Food
Chemistry，2009，112:654 － 658．
［11］ 李稳宏，唐璇，李新生，等．黄姜黄色素在大孔树脂上
的吸附动力学研究［J］． 离子交换与吸附，2008，24
(6):526 － 534．
［12］ 陈青，王海燕． 荸荠棕色素的提取及稳定性的研究
［J］．贵州大学学报:自然科学报，1998，16(5):136 －
139．
［13］ TIAN L，ZHAO Y，GUO C，et al． A comparative study
on the antioxidant activities of an acidic polysaccharide and
various solvent extracts derived from herbal Houttuynia cor-
data［J］． Carbohydrate Polymers，2011，83:537 －544．
［14］ Awika J M，Ｒooney L W，WU X，et al． Screening meth-
ods to measure antioxidant activity of sorghum (Sorghum
bicolor)and sorghum products［J］． Journal of Agricultural
and Food Chemistry，2003，51:6 657 － 6 662．
［15］ Nenadis N，Tsimidou M． Observations on the estimation of
scavenging activity of phenolic compounds using rapid 1，
1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH·)tests［J］． Journal
of the American Oil Chemists ＇ Society，2002，79(12) :
1 191 － 1 195．
［16］ Hirano Ｒ，Sasamoto W，Matsumoto A，et al． Antioxidant
ability of various flavonoids against DPPH radicals and
LDL oxidation［J］． Journal of Nutritional Science and Vi-
taminology，2001，47:357 － 362．
［17］ Hu C，Kitts D D． Free radical scavenging capacity as relat-
ed to antioxidant activity and ginsenoside composition of
Asian and North American ginseng extracts［J］． Journal of
the American Oil Chemists＇Society，2001，78(3) :249 －
255．
Purification，stability and antioxidant activities of natural pigment
from Chufa (Eleocharis tuberosa)peels
LI Xing-ren1，LIU Shan1，LUO Yang-he1，2，WEI Xue-feng1，2，LIU Zhi-ling2
1(Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Quality and Safety of Food in
Agricultural Products，Hezhou University，Hezhou 542899，China)
2(College of Chemical and Biological Engineering，Hezhou University，Hezhou 542899，China)
ABSTＲACT Fine natural pigment was extracted from Chufa peels． The pigment was purified by macroporous resin，
and its stability and antioxidant activities were evaluated． The fine pigment with high color value was obtained using
the D101 macroporous resin washed with gradient aqueous ethanol． The color value was 379． 1，and the total fla-
vonoids content was 120． 43 mg /g． The pigment was stable in neutral solution at temperature lower than 100 ℃ ． Its
stability was affected by the pH． It was stable in the solution in weak acids，neutral solution and weak base． The neu-
tral additives do not affect its stability． The pigment will change the color in strong acid or strong base as well as with
strong acid or basic additives． The common salt of Na +，K + or Mg2 + has no effect on the stability，however，Al3 +，
Cu2 + or Fe3 + will change the color of the pigment． The purified pigment showed very strong reducing power and free
radical scavenging activities against ABTS +·，DPPH，and its scavenging capacities were stronger than those of rutin
at the same concentration． The results suggested that the chufa peels pigment can be regarded as a natural antioxidants
and has a great potential to explored as dietary edible pigment in future．
Key words Chufa peels，pigment，purification，macroporous resin，stability，free radical scavenging activities